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Präparation und Charakterisierung von klonalen, neuralen Zelllinien, welche das EGFP-Tau-Fusions-Protein stabil exprimieren

Präparation und Charakterisierung von klonalen, neuralen Zelllinien, welche das EGFP-Tau-Fusions-Protein stabil exprimieren
Über dieses Buch
  • Art: Bachelorarbeit
  • Autor: Bernd Kaltwaßer
  • Abgabedatum: September 2004
  • Umfang: 106 Seiten
  • Dateigröße: 5,6 MB
  • Note: 1,5
  • Institution / Hochschule: Universität Osnabrück Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-8496-5
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-8496-5 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-8496-5 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Kaltwaßer, Bernd September 2004: Präparation und Charakterisierung von klonalen, neuralen Zelllinien, welche das EGFP-Tau-Fusions-Protein stabil exprimieren, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Alzheimer Erkrankungen, Mikrotubuli, assoziiertes Protein, PC-12 Zellinie, Neurodegeneration

Bachelorarbeit von Bernd Kaltwaßer

Einleitung:

Das Zytoskelett ist eine der wichtigsten Determinanten der neuronalen Zytoarchitektur. Wechselwirkungen zwischen dem neuronalen Membrankortex und den Filamenten des Zytoskeletts sind wahrscheinlich stark an der Entwicklung und Degeneration von Nervenzellen beteiligt.

Die Fusion von Proteinen mit Fluorophoren wie EGFP ist eine geeignete Methode, um die Verteilung dieser Proteine innerhalb der lebenden Zelle zu beobachten. Die Entwicklung von stabil transfizierten PC12-Zellen mit einem EGFP-Tau-Fusionskonstrukt ermöglicht es daher, die Expression und subzelluläre Verteilung von Tau in lebenden Zellen zu studieren.

Ziel des Projektes war es zunächst, klonale, also genetisch identische Zelllinien zu erhalten, welche konstitutiv das EGFP-Tau-Fusionsprotein überexprimieren. Dafür war es notwendig die Zellen durch Einzelzellverdünnnungsexperimente aus einem Gemisch unterschiedlicher Zelltypen zu isolieren. Die so erhaltenen Zellklone sollten durch protein-biochemische Methoden auf den Grad der Überexpression und das Vorhandensein vollständiger Fusionskonstrukte überprüft werden.

Immunfluoreszenzmikroskopische Beobachtungen der Ausgangskultur legten im Verlaufe des Projektes schließlich nahe, das Ziel des Projektes neu zu definieren. Nunmehr sollte der Nachweis geführt werden, ob Schwankungen in der Expression des EGFP-Tau-Fusionsproteins durch den Zellzyklus bedingt waren oder durch andere Faktoren beeinflusst wurden. Außerdem sollte überprüft werden, ob die Zellen der Ausgangskultur das Fusionskonstrukt funktionell korrekt und vollständig exprimieren. Weiterhin sollte untersucht werden, ob das EGFP-Tau-Fusionsprotein mit den Mikrotubuli assoziiert.

Inhaltsverzeichnis:

Inhaltsverzeichnis 6
Abkürzungsverzeichnis 8
Einleitung 11
1. Das Zytoskelett 12
2. Die Mikrotubuli 12
3. Das Protein Tau 13
4. Neurodegenerative Erkrankungen 15
5. Die PC12-Zelllinie 17
6. Das „Enhanced Green Fluorescent Protein“ (EGFP) 18
7. Fragestellung und Ziel der Arbeit 19
Material und Methoden 21
1. Materialen und Geräte 21
1.1 Chemikalien 21
1.2 Verwendete Zelllinien 21
1.3 Puffer, Medien, Lösungen 22
1.3.1 Zellkultur 22
1.3.2 Immunfluoreszenzmikroskopie 24
1.3.3 Biochemische Analysen 27
1.4 Antikörper und Chemikalien zur Färbung 30
1.4.1 Primäre Antikörper 30
1.4.2 Sekundäre Antikörper 31
1.4.3 Chemikalien zur Fluoreszenzfärbung 31
1.5 Verbrauchswaren 31
1.5.1 Glaswaren 31
1.5.2 Plastikwaren 32
1.6 Geräte 32
1.7 Software 36
2. Methode 37
2.1 Zellkultur 37
2.1.1 Kultur von PC-12 Zellen 37
2.1.2 Bechichtung von Zellkulturschalen mit Kollagen 38
2.1.3 Auftauen von Zellen 38
2.1.4 Zellzahlbestimmung und Vereinzelung von Zellen 39
2.1.5 Synchronisation von Zellpopulationen mittels serumfreien Mediums 40
2.1.6 Zellsynchronisation mittels Zugabe von Colchizin 41
2.2 Immunfluoreszenzmikroskopie 41
2.2.1 Beschichtung von Deckgläschen mit Poly-L-Lysin 41
2.2.2 Standardfixierung von Zellen auf Deckgläschen 42
2.2.3 Extraktionsfixierung von Zellen auf Deckgläschen 42
2.2.4 Immunchemische Färbung und Einbettung 43
2.2.5 Mikroskopische Auswertung 44
2.3 Protein-biochemische Untersuchungen 44
2.3.1 Präparation von Zelllysaten 44
2.3.2 Proteinbestimmung mittels der Bicinchoninsäure-Methode („BCA-Assay“) 45
2.3.3 Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese ( „SDS-PAGE“ ) 46
2.3.4 Proteintransfer durch Elektroblot („Westernblot“) 47
2.3.5 Immundetektion 48
2.3.6 Entfernung gebundener Antikörper von einer PVDF-Membran 49
Ergebnis 50
1. Immunfluoreszenzmikroskopische Untersuchungen der Dauerkultur 50
2. Immunfluoreszenzmikroskopische Untersuchungen der Subklonierungskulturen 58
3. Ergebnis der Zellsynchronisationsversuche 60
3.1 Zellsynchronisation mittels serumfreien Mediums 61
3.2 Zellsynchronisation mittels Kolchizin 64
4. Protein-biochemische Analyse der Dauerkultur 66
Diskussion 71
1. Immunfluoreszenzmikroskopische Untersuchungen der Dauerkultur 71
2. Immunfluoreszenzmikroskopische Untersuchungen der Subklonierungskulturen 73
3. Zellsynchronisationsversuche 75
3.1 Zellsynchronisationsversuche mittels serumfreien Mediums 75
3.2 Zellsynchronisation mittels Kolchizin 76
4. Protein-biochemische Untersuchungen 78
5. Zusammenfassung 80
6. Ausblick 81
Anhang 84
1. Auszählungsergebnisse im Rahmen der Dauerkultur 84
2. Auszählungsergebnisse im Rahmen der Subklonierungsexperimente 90
3. Auszählungsergebnisse im Rahmen derZellsynchronisation mit serumfreien Medium 92
4. Auszählungsergebnisse im Rahmen des Zellsynchronisation mit Kolchizin 94
Literaturverzeichnis 96

Automatisiert erstellter Textauszug:

2 Immunfluoreszenzmikroskopische Untersuchungen der Subklonierungskulturen Die in der Dauerkultur beobachteten geringen Anteile der Zellen, welche das EGFP-TauFusionskonstrukt exprimieren, könnten darauf hindeuten, dass es sich bei den Proben um ein Gemisch von unterschiedlichen Zellen handelt, von denen nur einige in der Lage sind, das Fusionskonstrukt zu exprimieren. Um dies sicher ausschließen zu können, waren Subklonierungsexperimente notwendig. Dabei sollte durch eine Verdünnung der Zellen erreicht werden, dass statistisch nur eine Zelle pro „well“ ausplattiert wurde. In den verschiedenen „wells“ sollten dann Klone, also genetisch identische Zellen der Ursprungszelle, kultiviert werden. So sollte erreicht werden, dass der Expressionsgrad im Falle einer positiven Ursprungszelle nahe 100% und im Falle einer negativen Ursprungszelle nahe 0% liegt. Eine nach dem Ausplattieren der Verdünnungen durchgeführte lichtmikroskopische Kontrolle zeigte, dass beim Ausplattieren der adhärenten PC12-Zellen teilweise wells mit mehreren Zellen sowie Zellklumpen oder aber auch nur mit Pufferlösung ohne Zellen befüllt wurden. Die wells mit mehreren Zellen oder Zellklumpen waren für den weiteren Verlauf des Versuchs unbrauchbar, da sie vermutlich immer noch Zellgemische enthielten. Wells mit nur einer einzelnen Zelle konnten jedoch in genügender Zahl gefunden werden. Um in den einzelnen wells eine genügend hohe Zelldichte zu erreichen, war eine mehrwöchige Inkubation notwendig. Nach etwa zwei bis drei Wochen trat in einigen Kulturen leider eine Pilzinfektion auf. Daraufhin wurden zunächst die kontaminierten wells geleert und mit reinem Alkohol gewaschen um eine weitere Verbreitung des Pilzes zu verhindern. Nicht kontaminierte Kulturen wurden präventiv mit einem Fungistatikum („Nystatin“) behandelt, um eine eventuelle Vermehrung einzelner eingeschleppter Pilzsporen zu verhindern. Die schließlich noch verwendbaren Kulturen wurden immunfluoreszenzmikroskopisch auf die Expression von EGFP-Tau untersucht, um den Anteil an positiven Zellen zu ermitteln. Die dazu notwendige Fixierung der Zellen auf Deckgläschen wurden innerhalb eines Tages durchgeführt. Die detaillierten Auszählungsergebnisse sind im Anhang dargestellt, eine zusammenfassende grafische Darstellung findet sich in der Abbildung 3.5. [...]

Abbildung 3.4: Relativer Anteil von Zellen, die das EGFP-Tau-Fusionskonstrukt exprimieren. Die Teilabbildungen A-D beziehen sich auf jeweils eine Zelllinie. Säulenförmig dargestellt sind die Auszählungsergebnisse zum jeweiligen Zeitpunkt. Um mögliche Muster besser erkennen zu können, wurden die Messpunkte untereinander verbunden. Teilabbildung E zeigt die Werte für alle untersuchten Zellinien, während Teilabbildung F nur die Verbindungslinien einander gegenüberstellt. Auffälig ist ein Maximum, welches nach etwas 60 Tagen für die Zelllinien IV C 4, II C 6 und I D2 finden lässt. Für die Zelllinie IV D 2 findet sich dieses Maximum nicht. Daher dürfte es sich hier eher um eine zufällige Konvergenz handeln. [...]

rund 2%. Die Zelllinie mit der höchsten Expressionsrate war die Linie II C 6, für sie konnte ein Mittelwert von etwa 30% ermittelt werden. An dieser Stelle soll nur auf die zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse in Abbildung 3.4 eingegangen werden. Dort wird die Entwicklung des Anteils positiver Zellen im Laufe der Zeit dargestellt. Es sind Schwankungen des Expressionsgrades zu erkennen. Ein Muster lässt sich nicht nachweisen. Im Laufe der Zeit scheint der Anteil der positiven Zellen einer Kultur zufällig zu schwanken. Es ist keine Abhängigkeit von der Zeit zu erkennen. Auch ein Vergleich der Stämme untereinander vermag keine Evidenzen für eine Regelmäßigkeit zu liefern. Diese sind von Zelllinie zu Zelllinie unterschiedlich. [...]

Arbeit zitieren:
Kaltwaßer, Bernd September 2004: Präparation und Charakterisierung von klonalen, neuralen Zelllinien, welche das EGFP-Tau-Fusions-Protein stabil exprimieren, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Alzheimer Erkrankungen, Mikrotubuli, assoziiertes Protein, PC-12 Zellinie, Neurodegeneration

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